綜合網絡管理平臺用于油田的數字化建設

唐山工業職業技術學院

綜合網絡管理平臺用于油田的數字化建設

廉新宇唐山工業職業技術學院

數字油田是指將實際油田的自然和人文等信息集成到一起并數字化之后的虛擬油田。數字油田綜合網絡管理平臺是以油田實際油藏研究為主軸，綜合運用計算機系統、數字化控制系統、數據傳感、集成及共享技術等，實現油田數據采集、數據分析、油田遠程監控與操作控制。平臺的建設應遵循實用、可靠、安全的原則，盡量提升系統的經濟性。數字化油田綜合網絡管理平臺的引入，使油田工作人員對諸如抽油機壓力、溫度、載荷、功率，集輸管網壓力、流量、流體黏度等參數數據的遠程監視與調控成為可能，簡化了新油田投產、老油田改造中遇到問題的解決方法。

數字油田；物聯網；綜合網絡管理平臺；遠程控制

物聯網技術從2009年來成為全球熱點。從IBM公司的“智慧地球”構想，歐盟的物聯網戰略到日本的U—JAPAN戰略，物聯網技術已成為世界各國優先發展的前沿技術[1]。幾年來，物聯網技術已經通過各種途徑進入到數字化油田、智能機器人、國防衛星監測等社會各個領域。以物聯網技術為基礎的青海油田數字化以實現油田施工數據的有效采集、傳輸、科學分析匯總，優化管理者決策，遠程智能控制為目標，實現對油田的高效管理、科學決策。

1 平臺的構建

數字油田是指將實際油田的自然和人文等信息集成到一起并數字化之后的虛擬油田。油田工作人員可以通過人機界面對數字油田進行訪問和互動，從而實現對實際油田的管理。數字油田基于信息通信技術，通過油田工作人員與計算機系統、油田數據庫等的高度協調工作，實現油田實際生產和管理的數字化、可視化、智能化[2]。它是多學科相互滲透而成的一個復雜工程，涉及地質、油藏、通信、企劃管理等諸多學科，需要相應的專業人員協同完成作業。

數字油田綜合網絡管理平臺是以油田實際油藏研究為主軸，綜合運用計算機系統、數字化控制系統、數據傳感、集成及共享技術等，實現油田數據采集、數據分析、油田遠程監控與操作控制。平臺的建設應遵循實用、可靠、安全的原則，盡量提升系統的經濟性。綜合網絡管理平臺結構見圖1。

1.1數字信號采集系統

數字信號采集系統通過在油田井場、集輸管線等位置安裝傳感器等數據采集設備，全天候監控目標井、計量設備、中轉聯合集輸管網等油田實際生產中的各個方面，并及時對所收集數據進行處理、編輯、上載數據庫。數據采集系統為綜合分析實際生產狀態并及時進行調控，危險行為報警等諸多功能提供了基礎依據。

圖1 綜合網絡管理平臺結構

油井數據采集是通過在抽油設備上安裝傳感器，測量油套壓力、抽油機工作參數；通過在生產現場安裝攝像頭，實時監控井場施工人員、車輛、終端設備的工作情況。注水井數據采集是通過在注水井相關位置安裝壓力、流量等參數傳感器，完成對油套壓、注水量等數據的采集。計量設備數據采集是通過在相應設備上安裝傳感器，對摻水以及回油管線等設備的壓力、溫度、流量等參數的數據收集。同時，可安裝遠程控制模塊，實現遠程控制油井、注水井、集油間以及配注間等設備。

1.2數字信號傳輸系統

為了滿足數字化油田建設需求，數字信號傳輸系統根據油田實際，采用有線、無線傳輸方式相結合的方法。對于網絡線路鋪設較完善的區域，采用傳統的有線傳輸模式，保證數據穩定完整的傳輸；對于網絡線路鋪設欠完備、分散存在的單井等設備，采用無線傳輸模式，以實現最大范圍的數據采集。

1.3數字信號分析系統

數字信號分析系統是綜合平臺的核心。在油田實際工作現場數據采集的基礎上，要對數據進行后續的審核、處理、上傳等工作，這些數據主要包括油氣水井的生產數據，以及每項生產數據對應的配產、配注值等。數據處理的精確性直接關系到后續綜合分析的可靠性。

在完成數據上傳之后，各個生產管理部門要根據自己的生產需要，對所獲得的數據進行分析匯總，生成生產報表，輔助油田管理者掌握實時生產信息，方便對油田各個部門做出最優決策。

2 在青海油田數字化建設中的應用

青海油田管理方式較為傳統，多為人工輪班值守，按時檢修儀器設備工作狀態。但該油田地廣人稀，自然環境惡劣，值班人員需要耗費大量時間和精力去克服外界環境的影響才能按時、按量完成工作。這就形成了監控、維修工人勞動強度與工作完成質量之間的矛盾。數字化油田綜合網絡管理平臺的引入，使油田工作人員對諸如抽油機壓力、溫度、載荷、功率，集輸管網壓力、流量、流體黏度等參數數據的遠程監視與調控成為可能，簡化了新油田投產、老油田改造中遇到問題的解決方法。

2.1平臺功能

該平臺基于物聯網技術，按照物聯網的感知層、傳輸層、應用層3個層次，將平臺功能分為數據采集、綜合分析、優化決策及遠程控制4個部分。在感知層，通過在油田施工設備上安裝傳感器，進行數據采集；在傳輸層，通過有線、無線網絡以及光纖、寬帶等，實現數據的快速、穩定、安全傳輸；在應用層，應用大型計算機，將傳輸層上傳的數據進行分類匯總、智能分析，對油田生產狀況進行模擬計算，對生產矛盾進行診斷和優化，最后通過終端設備（如個人計算機、控制終端、手機等），進行結果的呈現、控制，實現優化決策和遠程控制。

綜合網絡管理平臺的四大功能相互聯系，彼此制約。數據采集是綜合分析的基礎；綜合分析是數據采集的目的，同時又是優化決策的核心要素；遠程控制是優化決策的實現方法，同時通過遠程控制，又將綜合分析和優化決策的結果綜合作用到采集的數據上面，實現對現場原始采集數據的調控，從而將四大功能相互融合，形成一個閉合的智能控制系統。

2.2平臺的應用

青海油田將14口油井納入綜合網絡管理平臺，用以考察平臺在油田實際生產中的作用。

（1）生產數據監測。綜合網絡管理平臺應用數據采集系統實時監測所有納入平臺的油井數據，如壓力、流量、溫度、抽油機示功圖、抽油泵參數等，使油田工作人員可及時了解現場施工及設備工作情況，當出現故障時可以及時發現，準確、快速地排除故障，恢復生產。

（2）油田油、水、電監測。綜合網絡管理平臺可按照設定時間間隔，準確采集單井及整個生產管網水電消耗以及產油產水量。通過智能計算可得出指定時間范圍內的累計用量、產量。可以有效監測管網信息，監控線路故障、防止管網偷竊行為發生，提高整個網絡系統的綜合生產管理效率。

（3）故障及危險行為報警。油田實際生產中安全是第一要素，綜合網絡管理平臺通過實時監控整個施工現場的運行情況，可第一時間發現現場各種不正常情況。如某井供液量不足，該平臺可以示功圖為基礎，計算、分析、修改優化該井的生產制度和相應參數，快速地將工作狀態歸為正常；又如，當現場施工人員出現疏忽，進入危險區域或者進行危險操作時，可觸發平臺報警系統，及時提醒作業人員注意安全，防止事故發生。

3 結語

（1）綜合網絡管理平臺通過各個系統之間的協調有序作業，有效實現數據采集、綜合分析、優化決策及遠程控制四大功能。四大功能之間相互影響相互制約，形成一個閉合的遠程智能控制系統。

（2）綜合網絡管理平臺在青海油田成功應用，實現了油田數字化管理，減輕了油田工作人員勞動強度，能降低經濟成本、簡化生產結構、精簡部門，使油田生產高效、安全、可靠。

[1]李穎．視頻監控系統用于油田生產物聯網的建設[J]．油氣田地面工程，2014，33（7）73-74.

[2]田軍慶，高輝．淺談“數字油田”的建立[J]．油氣田地面工程，2002，21（4）:133-134.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.019